聚合氯化鋁(Polyaluminium Chloride,簡稱 PAC)是一種無機高分子混凝劑。它是介于氯化鋁和氫氧化鋁之間的一種水溶性無機高分子聚合物,化學通式為,其中為聚合度,為某種聚合形態(tài)下的氫氧根離子數目,且的值小于。其主要成分是鋁離子、氯離子和氫氧根離子,通過羥基架橋聚合而成。
理化性質外觀:聚合氯化鋁的外觀因產品形態(tài)和鹽基度等因素而有所不同。固體產品一般呈黃色、淺黃色或褐色的粉末或顆粒狀;液體產品則呈無色至黃褐色的透明或半透明液體。
溶解性:它具有較好的溶解性,易溶于水,在水解過程中會發(fā)生一系列的物理和化學變化,生成具有絮凝作用的氫氧化鋁膠體。
酸堿性與鹽基度:聚合氯化鋁的水溶液呈酸性,其性能與鹽基度密切相關。鹽基度是衡量聚合氯化鋁中羥基含量的一個指標,一般鹽基度在 40% - 90% 之間。鹽基度越高,聚合氯化鋁的聚合度越高,絮凝效果在一定范圍內會更好,但過高的鹽基度也導致產品穩(wěn)定性下降等問題。
生產工藝酸溶法:這是一種常見的生產方法。以鋁礬土、鹽酸等為主要原料,將鋁礬土粉碎后與鹽酸在反應釜中進行反應,在一定的溫度和壓力條件下,使鋁礬土中的鋁元素充分溶解,生成氯化鋁溶液。然后通過加熱、攪拌等方式促使氯化鋁發(fā)生水解和聚合反應,經過熟化、過濾、濃縮等一系列工藝步驟,得到聚合氯化鋁產品。
堿溶法:以鋁灰、鋁屑等含鋁原料和氫氧化鈉為主要原料。先將鋁灰等與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液,然后通過加入適量的鹽酸進行中和反應,在這個過程中,鋁離子會發(fā)生聚合反應,生成聚合氯化鋁。這種方法可以有效利用鋁加工過程中的廢料,但生產過程中需要注意控制反應條件,以確保產品質量。
作用原理電荷中和作用:在水中,聚合氯化鋁水解后會產生多種帶正電荷的鋁離子水解產物,如(十三聚鋁離子)等。當水中的懸浮顆粒帶負電荷時,這些帶正電荷的水解產物會與懸浮顆粒發(fā)生電荷中和作用,使顆粒之間的靜電斥力減小,從而有利于顆粒的聚集。
吸附架橋作用:聚合氯化鋁水解產生的高分子聚合物具有長鏈結構,這些長鏈可以吸附在多個懸浮顆粒表面,就像架橋一樣將顆粒連接在一起,形成較大的絮體。隨著絮體的增大,其沉降速度加快,從而達到凈化水質的目的。
應用領域水處理領域:飲用水處理:在飲用水凈化過程中,聚合氯化鋁可以有效地去除水中的懸浮雜質、膠體顆粒、細菌、病毒等有害物質。它能夠降低水的濁度、色度,并且對水中的重金屬離子(如鉛、汞、鎘等)也有一定的吸附去除作用,確保飲用水的安全和衛(wèi)生。
工業(yè)廢水處理:對于各種工業(yè)廢水,如印染廢水、造紙廢水、電鍍廢水、化工廢水等,聚合氯化鋁可以根據廢水的不同性質,通過調節(jié)投加量和反應條件等方式,有效地去除廢水中的懸浮物、有機物、重金屬等污染物。例如,在印染廢水處理中,它可以使廢水中的染料分子和纖維雜質絮凝沉淀,降低廢水的化學需氧量(COD)和色度。
造紙工業(yè):在造紙過程中,聚合氯化鋁可以用作紙張施膠沉淀劑。它能夠與紙張中的松香膠等施膠劑發(fā)生反應,形成沉淀,從而使紙張具有良好的抗水性和強度。同時,它還可以作為造紙廢水的處理藥劑,減少造紙廢水對環(huán)境的污染。
印染行業(yè):用于印染廢水的預處理和深度處理。它可以去除廢水中的染料和助劑等雜質,使廢水的水質得到改善,便于后續(xù)的生物處理或回用。此外,聚合氯化鋁還可以在印染織物的前處理過程中,用于退漿、煮練等工序,提高織物的質量和染色效果。
其他領域:在醫(yī)藥、化妝品、石油化工等行業(yè)也有一定的應用。例如,在醫(yī)藥行業(yè)中,聚合氯化鋁可以用于藥品的提純和精制過程中的絮凝分離;在化妝品行業(yè),可用于某些乳液產品的穩(wěn)定性處理等。